WO2002010897A2 - Dispositif de commande d'un systeme informatique - Google Patents

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WO2002010897A2
WO2002010897A2 PCT/FR2001/002490 FR0102490W WO0210897A2 WO 2002010897 A2 WO2002010897 A2 WO 2002010897A2 FR 0102490 W FR0102490 W FR 0102490W WO 0210897 A2 WO0210897 A2 WO 0210897A2
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Popineau Gerard
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    • G06F3/0489—Interaction techniques based on graphical user interfaces [GUI] using specific features provided by the input device, e.g. functions controlled by the rotation of a mouse with dual sensing arrangements, or of the nature of the input device, e.g. tap gestures based on pressure sensed by a digitiser using dedicated keyboard keys or combinations thereof
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    • G06F2203/038—Indexing scheme relating to G06F3/038
    • G06F2203/0384—Wireless input, i.e. hardware and software details of wireless interface arrangements for pointing devices

Definitions

  • the present invention relates to a device for controlling a computer system, preferably of the "personal microcomputer” type, by means of pointing devices, in particular of the "wireless mouse” type.
  • control devices of a computer system consisting in moving by means of a "mouse”, "ball” or other pointing device, a cursor in order to designate on the system screen an object, icon or element of a menu, representative of a function to be executed, are well known. If they were originally reserved for professionals working on high-end graphic consoles, they are today the symbol of the democratization of the use of the computer by removing the obligation to have to learn esoteric command languages. Even a child who cannot read yet can play on a computer with a graphical interface.
  • a constraint, generally annoying, is the presence of the wire connecting the mouse to the central unit, and serving both for data transmission in serial mode and for power supply. This thread is always too short or clings to the most diverse objects. A wireless mouse is therefore considered an improvement.
  • Such a pointing device is described in European patent application EP0171747, in the name of the company METAPHOR COMPUTER SYSTEMS, published on February 19, 1986.
  • the device transmits its movements and the states of its control buttons to the central unit by means of an infrared light beam amplitude modulated by the sequences of representative binary signals.
  • the implementation of an infra-red transmission in baseband is extremely simple, but it can appear reception problems related to the ambient light, which can present spectral components in the near infrared (Sun, incandescent lamps). It has therefore been sought to improve reception by using means for concentrating and guiding the light received.
  • PHILIPS ELECTRONICS published on June 24, 1998, provides wireless power for the mouse via an inductive loop placed in the mouse pad.
  • the mouse wire is removed, but the problem is moved to the supply of electrical energy in the form suitable for the carpet. A new wire is therefore necessary; more the user is limited in his aesthetic choices of this accessory, since the carpet is obligatorily of a model specially adapted to the system.
  • Power supply is not just an issue for computer pointing devices. It arises for all small electronic devices. Generally, batteries are used.
  • Japanese patent applications JP8221194 and JP9146703 in the name of the company NTT, published respectively on August 30, 1996 and June 6, 1997. Orders from several mice wireless can be received by a conventional personal computer. For this purpose, a radio transmission technique by time sharing is implemented. The different mice successively transmit their data when they receive an identification code sent by the base station connected to the central unit corresponding to their own codes. The intended use is that of education and play.
  • Japanese patent application JP10040002 in the name of the company NEC, published on February 13, 1998, describes the simultaneous operation of several mice in the same window.
  • Each pupil having a mouse could, under the guidance of a trainer, learn to use a graphic interface, the image of which could be projected on a large screen by means of an appropriate computer peripheral, such as a video projector, or an LCD tablet suitable for an overhead projector.
  • an appropriate computer peripheral such as a video projector, or an LCD tablet suitable for an overhead projector.
  • the economic advantage is obvious: a single computer system is sufficient, which could consist of a portable microcomputer. Specialized rooms are no longer necessary, and equipment can be installed quickly in any room. However, this economic advantage is somewhat limited by the complexity of the known systems.
  • the data transmission protocols between the mice and the central unit use radio links which force the pointing devices to each include a receiver for receiving synchronization signals. Radio wave links also present many drawbacks in countries where there are binding regulations on the frequency bands usable for data transmission.
  • the device described relates to only one bidirectional link between an electric meter and a device intended to record the consumption of electricity, and the implemented method could not therefore be directly applied.
  • the demodulation method described in this document, using wired electronics can easily be replaced by processing by equivalent software.
  • This type of algorithm, of the "Goertzel” type, is well known, and can be applied to the detection of voice frequencies.
  • the significant computing power required involves the use of specialized digital signal processing circuits, such as those manufactured by the company ADVANCED MICRO DEVICES.
  • This company also discloses an improvement of the Goertzel algorithm in the international patent application WO97 / 20438, published on June 5, 1997.
  • the present invention therefore aims to optimize the design of a control device for a computer system.
  • a device for controlling a computer system preferably of the "personal microcomputer” type, provided, in known manner, with a graphical interface, and at least one communication port, by a group users by means of several pointing devices without a wired link with the system, preferably of the "wireless mouse” type.
  • Each of the pointing devices is manipulated by each of the users and transmits, by means of a communication channel, sequences of binary data representative of the movements and the states of these pointing devices to an electronic interface unit connected to the communication port.
  • the control device of a computer system object of the present invention is remarkable in that the communication channel comprises a plurality of communication subchannels, transmitting with standard modulation speed the sequences of binary data, constituted by a carrier common infrared and a set of amplitude modulated subcarriers by the binary signals of these sequences.
  • the frequencies of the sub-carriers are different for each of the pointing devices, with no common harmonic, and are distributed between a lower frequency and a higher frequency, with intervals at least equal to twice the value of the modulation speed increased by a guard band.
  • the frequencies of the subcarriers are equal to prime numbers multiplied by a constant coefficient.
  • a single subcarrier is assigned to each of the pointing devices.
  • each of the pointing devices is assigned two subcarriers modulated in phase opposition by the binary signals of the sequences.
  • the control system implements pointing devices which each comprise: a) a digital signal processing block comprising preferably a microcontroller processing the binary signals b) a transmission block comprising: - an oscillator, preferably with an interchangeable ceramic resonator, tuned to the harmonic N of the frequency of the subcarrier assigned to the pointing device
  • a bandpass filter with a central frequency equal to that of the subcarrier and a bandwidth equal to the decreased frequency interval of the guard band, generating filtered signals from the modulated signals.
  • a power supply unit comprising: - a solar cell - a battery
  • control system implements pointing devices which each comprise: a) a digital signal processing block preferably comprising a microcontroller provided with:
  • an emission block comprising:
  • a power supply unit comprising:
  • the electronic unit comprises: a) a block for receiving infrared light signals and for detecting subcarriers. b) a frequency demultiplexing block of the detected signals comprising a number of analog bandpass filters equal to the number of pointing devices. c) a digital signal processing block preferably comprising a microprocessor provided with a communication program processing the binary signals from the demultiplexed signals and transmitting them to the communication port by means of a line amplifier.
  • the electronic unit comprises: a) a block for receiving infrared light signals and for detecting subcarriers. b) a digital signal processing block comprising:
  • the line amplifier is bidirectional and transmits to the microprocessor or the like sequences of binary data representative of the movements of an additional pointing device.
  • the electronic unit of the control device of a computer system comprises a separate part comprising the reception unit, provided with a horn for collecting infrared light beams, and connected by a shielded cable to the part main connected to the communication port.
  • the electronic unit comprises a main console-shaped part provided with switches making it possible to select one or more pointing devices and to make the others inoperative.
  • the binary signals emitted by each of the pointing devices moreover periodically transmit sequences of binary signaling data from these devices so that an alarm is triggered when any of these sequences is no longer received after a delay predetermined by the electronic unit.
  • the binary signals also transmit sequences of binary data characteristic of the integrity of each of the pointing devices, preferably the presence of the ball in the "wireless mouse" type.
  • each of the pointing devices prefferably comprise push buttons in number at least equal to 2, preferably 7, whose sequences of binary data representative of their states are included in said binary signals.
  • control device in particular for a computer system comprising:
  • a display device preferably of the “LCD tablet” type, adaptable to an overhead projector or a portable video projector
  • control device a set of application software of the "office automation” type, of communication, or specific of a function or a trade and when this use is the collective initiation to microcomputing and the collective training in use of this software.
  • control device with the same hardware supporting a set of application software of the "computer-assisted presentation” type, when it is preferably a commercial presentation allowing an individual of a group of customers to choose a product or service by means of pointing devices, and to view information on this product or service.
  • Another advantageous use of the control device of a computer system according to the invention with the above configuration implements a set of application software of the "computer assisted teaching" type.
  • This use is preferably the collective execution of multiple choice questionnaires whose answers are selected by means of the push buttons of the pointing devices.
  • the computer system, the pointing devices, and the electronic unit are placed on a trolley kept at the disposal of the users, whether they are trainers, presenters or teachers, to be taken and used in premises not presenting any special electrical wiring.
  • the computer system furthermore comprises a software for simulating a keyboard making it possible to simulate the striking of a key by designating the simulated image of this key by means of one of the devices. pointing.
  • the computer system furthermore comprises software assigning a cursor of different shape and / or color to each of the pointing devices according to the sequences of binary data identifying the devices of pointing transmitters included in the signals by the communication program with the electronic unit.
  • Figure 1 is a diagram of the control system of a computer system by a group of users according to the general concept known from the prior art.
  • Figure 2 is an explanatory diagram of the frequency multiplexing method implemented in the control device of a computer system according to the invention.
  • Figure 3 is a simplified electronic diagram of each of the pointing devices of the control device according to a first embodiment of the invention.
  • Figure 4 is a simplified electronic diagram of the electronic unit of the control device according to a first embodiment of the invention.
  • Figure 5 is a simplified electronic diagram of each of the pointing devices of the control device according to a second embodiment of the invention.
  • Figure 6 is a simplified electronic diagram of the electronic unit of the control device according to a second embodiment of the invention.
  • Figure 7 is a general schematic view of the electronic unit of the control device of a computer system according to the invention.
  • Figure 8 is a schematic view of the collecting horn that comprises the electronic unit.
  • Figure 9 is a general view of a computer system using the control device according to the invention.
  • Figure 10 is a general view showing a preferred use of the computer system of Figure 9.
  • a microcomputer 1 comprises an operating system having a graphical interface which allows users to interact with the system by means of a display screen 2 and pointing devices 3.
  • the signals emitted by the pointing devices 3 are received by an electronic unit 4 connected to a communication port 5, generally serial, of the central unit 1 .
  • mice In a common microcomputer system under WINDOWS ®, the pointing devices are "mice”, or “balls” which communicate their movements and the actions of the user on their control buttons (clicks) to the system. operation via an RS232 link.
  • mice For compatible mice
  • the displacements X and Y, and the state of the right buttons R and left L are coded in three words comprising 1 bit of START, 7 bits of data, and 2 bits of STOP, transmitted at 1200 bauds.
  • the electronic unit 4 therefore has an operating mode in which the binary data sequences emanating from all the mice are transmitted with this format and at this speed to the communication port. series 5.
  • mice In a first embodiment of the device according to the invention, all the elements of a standard mouse are used in order to achieve economies of scale. For each of these mice, it is therefore a question of transmitting by infrared a set of binary data sequences having a modulation speed of 1200 bauds. The total number of mice was chosen equal to 32, both for practical reasons (this is the size of a class) and technical reasons (Number of bits of the ports and buses of the microprocessors used).
  • the infrared data transmission technique chosen is a frequency multiplexing technique, in a frequency band limited lower and higher, either by the characteristics of the bandpass filters used in the first embodiment, or by the nominal number of MIPS. microprocessors implemented in the second embodiment. In the embodiment in analog electronics, a single amplitude modulated subcarrier is assigned to each mouse in order to limit the complexity of the electronics unit 4.
  • the fully digital implementation allows the use of a larger number of filters for demultiplexing without increasing the complexity.
  • Two subcarriers are assigned to each mouse.
  • the two sub-carriers are modulated in phase opposition by the binary signals of the bit frames emanating from the sensors of the mouse, that is to say that it is in fact a modulation by frequency hopping ( FSK) greatly increasing the S / N ratio of the transmission.
  • FSK frequency hopping
  • Figure 2 shows the distribution of the frequencies of the subcarriers PI, P2 between a lower frequency FI and an upper frequency F2.
  • the frequency band allocated to each pointing device is at least 2400 Hz; the interval Cl, C2 between each subcarrier PI, P2 is therefore at least 2400 Hz.
  • the bandpass filters used in the first embodiment are tone decoders, for example of the "LM567" type from the company NATIONAL SEMICONDUCTOR.
  • the lower frequency FI must therefore be greater than 17 KHz.
  • the subcarriers have common harmonics, their frequencies are equal to prime numbers multiplied by a constant coefficient.
  • the following table gives examples of frequencies used for the 32 transmission subchannels in this embodiment.
  • the constant coefficient is equal to 200.
  • the interval C1, C2 between the frequencies of the subcarriers PI, P2 is approximately 3KHz, which provides an acceptable guard band B. .
  • each subcarrier PI, P2 is in fact produced by analog means from its eighth harmonic.
  • An oscillator 6 stabilized by a ceramic resonator 7 generates a square signal whose frequency is divided by eight by a binary counter 8.
  • the ceramic resonators used are CERALOCK® brand resonators having an appropriate frequency range and precision.
  • the square signal at the frequency of the subcarrier P1, P2 is switched 9 by the binary signals coming from a microcontroller 10 processing the signals coming from the displacement sensor 11 of the pointing device 3, and the buttons 12.
  • the microcontroller 10 and the sensors 11, 12 form a digital signal processing block 13 which is preferably an electronic assembly of standard mice.
  • a digital signal processing block 13 which is preferably an electronic assembly of standard mice.
  • the "COP800" type microcontroller from the company NATIONAL SEMICONDUCTOR was used.
  • the modulated square signals are filtered by a bandpass filter 14 whose central frequency is that of the subcarrier P1, P2 and with a bandwidth equal to 2400 Hz.
  • the resulting signal is applied to an amplifier 15 which drives a transmitting diode in the infrared 16.
  • the diode used is a reference diode SFH415-T, from the company SIEMENS, whose emission power at 950 nm is between 25 and 50 mW per steradian.
  • the assembly comprising the oscillator 6, the divider 8, the filter, 14, the amplifier 15 and the infrared diode 16 constitutes an emission block 17 which is preferably attached to a standard mouse base element 13.
  • the power supply 18 is another important element of the pointing device. It includes a solar cell 19 charging a battery 20 via a regulator 21. The different voltages necessary for the circuits are produced by a DC / DC converter 22 from the voltage of the battery 20.
  • Figure 4 schematically shows the receiver of the signals transmitted by the pointing devices according to the first embodiment of the invention.
  • the reception unit 23 comprises a photodiode 24 receiving the beams emitted by the pointing devices 3 coupled in alternating current to the input of a current amplifier 25.
  • This amplifier 25 is followed by a second stage 26, and two filters 27, 28 for rejection of the components at 50 Hz and at 100 Hz which may be present in the signal (or at 60 Hz and 120 Hz, depending on the location).
  • the spectral characteristics of the photodiode 24 are adapted to those of the light emitted.
  • a photodiode 24 of the BPW34-F type, from the company SIEMENS, having a maximum sensitivity at 950 nm and provided with an ambient light filter is used.
  • Amplifiers 25, 26 are type circuits
  • LM13700 from the company NATIONAL SEMICONDUCTOR which include two transconductance amplifiers configurable as amplifiers with automatic gain control (AGC).
  • AGC automatic gain control
  • the amplified signals are transmitted to a demultiplexing block 29 constituted by a battery of tone decoders 30 which each produce a logic signal 0 when a signal has a frequency included in their respective passbands.
  • the logic signals are processed at the level of a digital processing block 31 by a microprocessor 32 of which one of the parallel ports accesses these logic signals memorized by a set of flip-flops with 3-state outputs 33.
  • the microprocessor program 32 takes takes into account the data of registers 34, representative of a selection of pointing devices and of an operating mode, to develop the binary signals transmitted by means of a line amplifier 35 to the communication port 5 of the central unit 1.
  • the line amplifier 35 being bidirectional, the microprocessor also receives data frames transmitted by the central unit 1, in particular its internal pointing device ("ball" or other), or an additional mouse connected to an auxiliary port. of the housing 4.
  • the components used are logic circuits in common use.
  • the following circuits have been used:
  • the generation of the subcarriers P1, P2 is carried out by an entirely digital method.
  • the transmission block 3 is therefore simplified.
  • the microcontroller 10 comprises, in addition to the program responsible for developing the binary signals representative of the movements and of the state of the mouse, a second program constituting a digital oscillator.
  • the computing power required is significant, evaluated at a few tens of MTPS, but the power supply is limited.
  • a "TMS320C54x" type circuit from the company TEXAS INSTRUMENTS was therefore chosen for its low consumption
  • bandpass filter 14 amplifier 15, infrared diode 16.
  • 64 subcarriers are used. The higher frequency exceeds
  • Figure 6 also shows that the electronic unit is considerably simplified in this embodiment, since the battery of tone decoders 30 has disappeared.
  • the decoders 30 are replaced by a single analog / digital converter 37 which places the samples of the signals detected on the data bus of the microprocessor 32.
  • this converter 37 is a fast converter.
  • the suitable model is a "AD7822" type circuit from the company ANALOG DEVICE, capable of a maximum sampling rate of 2 MS / s.
  • the Goertzel algorithm which is used to extract the spectral information from the sampled signal is a special case of calculating a discrete Fourier transform, and will not be explained in detail here, since all the explanations are given in the technical note "DTMF Tone Generation and Detection: An implementation Using the TMS320C54x" (Application Report; SPRA096A- May 2000), published by the company TEXAS INSTRUMENTS, already cited.
  • the processing of the 64 channels sampled at 500 kHz uses a computing power close to 200 MTPS.
  • This second embodiment does not call for any other specific comments, insofar as most of the functions of the electronic unit are performed by software modules from existing libraries, which have been adapted.
  • the box inside which the electronic elements described above are placed, is presented externally, as shown in FIG. 7, in the form of a console 38.
  • the upper part 39 has a set of 32 switches 40 making it possible to select one or more pointing devices 3 and make the others inoperative.
  • the states of these switches 40 are stored in the registers 34 read by the microprocessor 32.
  • the console 38 also includes a selector of the operating mode of the electronic unit 4. Three basic operating modes are possible:
  • a first operating mode where a single mouse 3, selected by one of the switches 40, acts on the central unit 1.
  • the basic operating mode chosen is also stored in a register 34, and read back by the microprocessor 32 which launches the appropriate program.
  • the mice 3 which act on the cursor (s) are selected by the switches 40.
  • the electronic unit 4 includes a separate part 41 of the console 38 comprising the whole of the reception unit 23.
  • This part 41 is connected by a shielded cable 42 to the console 38, is generally remote from it in operation, but is integral with it if the circumstances are favorable.
  • It in fact comprises a horn antenna 43 intended to collect the beams of infrared light emitted by the mice 3.
  • the collecting horn 43 is placed in height, and arranged so as to cover the entire area where the mice are used 3.
  • the cable 42 provides electrical power to the reception unit 23 and the transmission of the detected signals to the console 38.
  • the horn antenna 43 has the general shape of a pyramid trunk with a square base, forming a funnel.
  • a red filter 44 is placed at the inlet.
  • the inner walls 45 are silver and reflect the infrared rays captured towards the photodiode 24.
  • An antenna whose base measures 30 mm X 30 mm, the section at the photodiode 9 mm X 9 mm, and the height is 60 mm has given good results.
  • this part 41 which contains the horn 43 and the receiving block 23, and follows the shape of the console 38 by extending it when it is integral with it, comprises a housing 46 for housing the folded cable 42.
  • each of the pointing devices 3 an electronic set of standard mice is preferably used.
  • This electronic assembly generally includes a specialized integrated circuit (for example the TP8375 series mouse controller from Topro Technology Inc.) by means of which the functionalities of a standard mouse comprising a ball and three push buttons are implemented.
  • a specialized integrated circuit for example the TP8375 series mouse controller from Topro Technology Inc.
  • the binary signals switching the subcarrier P1, P2 must contain the binary data sequences representative of these additional buttons. These sequences are generated either by a specific wired logic, or by a microcontroller, and inserted into the flow controlling the emitting diode 16 by an OR gate in the time intervals where the standard electronic assembly does not transmit data.
  • sequences of binary signaling data from the pointing device 3 can be transmitted periodically. Normally received by the electronic interface unit 4 at regular time intervals, the loss of reception of these signaling sequences means an anomaly of the pointing device 3, a disturbance of the infrared link, or a voluntary concealment of the device. pointing 3 causing the occultation of the emitting diode 16.
  • An infrared link therefore has an advantage compared to a radio wave link, since a pointing device 3 cannot be taken outside the room where the electronic interface unit 4 is located without this being immediately detected. If the console 38 has been provided with indicators opposite each of the switches 40, the flashing of the corresponding indicator makes it possible to signal the device about to be stolen. This "anti-theft" function is an important characteristic for a device whose use is mainly collective.
  • sequences of binary data characteristic of the integrity of each of the pointing devices 3 can also be transmitted.
  • Unauthorized disassembly of different elements of the pointing device 3 (cover, battery 20, ball ...) is easily detected by microswitches, or any other type of sensor.
  • a modification of the state of these sensors is transmitted to the electronic unit 4 and triggers either an alarm on the unit 4 itself, or an alert on the computer system 1.
  • This "anti-dismantling" function is also important for use. in public.
  • Other types of alerts can be triggered by each of the pointing devices 3.
  • a special button operated by the user of a pointing device can trigger the flashing of the corresponding indicator on the console 38, in order to attract the Warning.
  • the micro-code will be modified accordingly.
  • the oscillator 6 for generating the subcarrier P1, P2 of each of the pointing devices will not necessarily be stabilized by a ceramic resonator 7, or a quartz resonator.
  • the circuit could be a pulse generator circuit with an external RC network, having good temperature stability and with respect to variations in the supply voltage, such as for example an integrated circuit of the "limer" type.
  • the higher harmonics of the square signals produced will not necessarily be filtered on transmission, these being in fact largely attenuated by the limited bandwidth of the receiving photodiode 24 and of the reception block 23.
  • It may also be a voltage controlled oscillator (VCO), in particular if two subcarriers P1, P2 are used. These simplifications occur if the number of pointing devices 23 required is less than 32, for example 16, 8 or 4, for certain applications.
  • VCO voltage controlled oscillator
  • the bandpass filters used are preferably very selective tone decoders, but with a relatively reduced sensitivity range.
  • Active filters with high overvoltage coefficient, based on operational amplifiers, can alternatively be implemented.
  • phase locked loops can be chosen.
  • connection mode presently described between the electronic interface unit 4 and the computer system 1 is a serial link of RS232 type. This mode of connection is the most widespread. However, the skilled person will have no difficulty in replacing the RS232 interface with a PS / 2 type interface, or even USB (Universal serial bus). As already indicated, the purpose of this device for controlling a computer system is to offer a new means of collective training in micro-computer techniques.
  • This system includes: - a laptop 1 under WINDOWS ® - an LCD tablet 47 connected to the video output of computer 1
  • the communication port 50 of the electronic unit 4 is connected to the "mouse" port 5 (generally COMl) of the microcomputer.
  • An additional mouse 51 is connected to the auxiliary port 52 of the housing 4, if the ball 53 of the microcomputer 1 cannot be used.
  • the part 41 containing the reception horn 43 is placed so as to best pick up the signals transmitted by the mice 3.
  • An LCD tablet 47 having a resolution of 800 X 600 dots (SVGA) usable with a projector 48 of high brightness is preferable.
  • SVGA X 600 dots
  • the use of the keyboard is quite limited; however, the trainer can display the image of a keyboard at the bottom of the screen 49. Designating the image of a key with a cursor simulates the corresponding keystroke. This is achieved using specific software specific to the operating system.
  • control device The normal use of the control device according to the invention seems to be the first mode of operation in which each person has successively the possibility of acting on a single cursor 54, because this corresponds to the usual rule of speaking in group.
  • educational projects could take advantage of the third mode of operation of the device, where each person has their own cursor 54, provided that the application software is suitable or adapted.
  • the communication program of the microprocessor 32 incorporates into the binary signals transmitted to the central unit 1 sequences of binary data identifying the pointing devices emitting these signals. These sequences are processed, insofar as there is no incompatibility with the type of operating system under which the central processing unit 1 operates, by device management software specific to the interface 4 to display the cursors assigned to each pointing device 3. All the cursors 54, of different shape and / or color for each pointing device 3 present, can appear simultaneously on the screen 49, or else only the cursors 54 corresponding to the devices 3 selected by the console 38. Software using the specific functionalities of the control device of a computer system which is the subject of the present invention may be developed by educational software publishers.
  • MCQ and class statistics are automatically calculated at the end of the test. More complex MCQs will take advantage of the additional push buttons on the pointing devices 3.
  • control device of a computer system 1 In order to increase the ease of implementation of the control device of a computer system 1 according to the invention, and to obtain the maximum benefit from its use, it can be added to the elements of the "multimedia cart", already in use in some schools.
  • This cart, or special cabinet on casters supports a central unit 1 of PC type, with keyboard, mouse, CD-ROM or DVD drives, speakers, screen, printer. It can be moved from classroom to classroom, without special wiring, as needed, to conduct software demonstrations. It is easily understood that the control device of a computer system according to the invention will bring a whole other dimension to the "multimedia cart".
  • a video projector connected to the computer system comprising the multiple wireless mice according to the invention can also create a virtual display case: each customer selects the desired product by means of the cursor corresponding to the pointing device with which he is provided, and can enlarge the image of the product, or obtain other information, such as price or availability.
  • a product not appearing in the display window can be called from menus or lists.
  • Several products can be viewed simultaneously by customers. Each customer can possibly place the order of the item he has chosen, and later retrieve this item at the checkout from an order reference.
  • the potential uses of the control device of a computer system according to the invention are therefore multiple, and completely renew the collective applications of microcomputing in a perspective different from the networked applications and existing working groups.

Abstract

Un système informatique (1), préférentiellement de type 'micro-ordinateur personnel', est commandé par un groupe d'utilisateurs au moyen de plusieurs dispositifs de pointage (3) de type 'souris' sans liaison filaire avec le système (1). Chaque dispositif de pointage communique par infrarouge avec une console (38) reliée au système (1) par un port de communication (50). Une technique de transmission multifréquencielle et un codage par saut de fréquence sont utilisés. L'interface graphique du système est projetée (47,48) sur un grand écran (49) pour une visualisation collective. La console (38) comporte un cornet récepteur détachable (41) qui améliore la portée, et un ensemble de commutateurs (40) permettant de sélectionner la ou les souris ayant le contrôle d'un ou de plusieurs curseurs (54) de forme et/ou de couleur différentes.Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à initiation collective à la micro-informatique et à la formation collective à l'utilisation de logiciels.

Description

DISPOSITIF DE COMMANDE D'UN SYSTEME INFORMATIQUE.
DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un dispositif de commande d'un système informatique, préférentiellement de type "micro-ordinateur personnel", au moyen de dispositifs de pointage, notamment de type "souris sans fil".
ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION
Les dispositifs de commande d'un système informatique consistant à déplacer au moyen d'une "souris", "boule" ou autre dispositif de pointage, un curseur afin de désigner sur l'écran du système un objet, icône ou élément d'un menu, représentatif d'une fonction à exécuter, sont bien connus. S'ils étaient à l'origine réservés à des professionnels travaillant sur des consoles graphiques de haut de gamme, ils sont aujourd'hui le symbole de la démocratisation de l'usage de l'ordinateur en supprimant l'obligation d'avoir à apprendre des langages de commande ésotériques. Même un enfant ne sachant pas encore lire peut jouer avec un ordinateur muni d'une interface graphique.
Les fabricants de dispositifs de pointage ont donc cherché à rendre ceux-ci d'un usage le plus agréable possible. Une contrainte, généralement agaçante, est la présence du fil reliant la souris à l'unité centrale, et servant à la fois à la transmission des données en mode série et à l'alimentation électrique. Ce fil est toujours trop court ou s'accroche aux objets les plus divers. Une souris sans fil est donc considérée comme une amélioration.
Un tel dispositif de pointage est décrit dans la demande de brevet européen EP0171747, au nom de la société METAPHOR COMPUTER SYSTEMS, publiée le 19 février 1986. Le dispositif transmet ses déplacements et les états de ses boutons de commande à l'unité centrale au moyen d'un faisceau de lumière infrarouge modulée en amplitude par les séquences de signaux binaires représentatifs. La mise en œuvre d'une transmission par infrarouge en bande de base est extrêmement simple, mais il peut apparaître des problèmes de réception liés à la lumière ambiante, qui peut présenter des composantes spectrales dans le proche infrarouge (Soleil, lampes à incandescence). Il a donc été recherché une amélioration de la réception en utilisant des moyens de concentration et de guidage de la lumière reçue.
La demande de brevet japonais JP4205129, au non de HITACHI LTD, publié le 27 juillet 1992, fait état d'un tel système.
Un autre problème technique est posé par l'alimentation électrique de la souris sans fil. La suppression de la contrainte du fil conduit à une autre servitude: l'obligation de recharger périodiquement la batterie avant que le dispositif ne cesse de fonctionner. La demande EP017747 apportait une réponse partielle à ce problème en transmettant à l'unité centrale un message d'alerte destiné à l'utilisateur. La demande de brevet européen EP0849700, par les sociétés PHILIPS PATENTVERWALTUNG et
PHILIPS ELECTRONICS, publiée le 24 juin 1998, propose une alimentation de la souris sans fil par une boucle inductive placée dans le tapis de la souris. Le fil de la souris est bien supprimé, mais le problème est déplacé au niveau de la fourniture d'énergie électrique sous la forme appropriée au tapis. Un nouveau fil est donc nécessaire; de plus l'utilisateur est limité dans ses choix esthétiques de cet accessoire, puisque le tapis est obligatoirement d'un modèle spécialement adapté au système. L'alimentation électrique n'est pas une question se posant seulement pour les dispositifs de pointage d'ordinateur. Elle se pose pour tous les petits appareils électroniques. Généralement, des piles sont utilisées.
Le remplacement périodique de celles-ci peut devenir onéreux pour l'utilisateur, et on utilise de plus en plus communément des batteries, au prix d'un investissement de départ plus important, notamment dans un chargeur. Pour des faibles puissances, une alimentation mixte par batterie et par cellule solaire, la batterie jouant un rôle de tampon, est connue depuis l'apparition sur le marché de cellules bon marché au silicium amorphe. C'est le cas des calculettes ou des calculateurs de bureau. Les dispositifs décrits dans les demandes de brevets japonais JP56132653 et JP61210828, respectivement au nom de la société SEIKO EPSON CORP et de la société CASIO COMPUTER CO LTD, constituent des exemples parmi d'autres. L'application d'une alimentation électrique par cellule solaire à une souris sans fil mettant en œuvre une liaison par infrarouge est décrite dans la demande de brevet britannique GB2292995, au nom de la société PRIMAX ELECTRONICS LTD, publiée le 13 mars 1996.
Les améliorations du dispositif de pointage de base largement connu dans le domaine de la microinformatique, ne concernent que l'utilisation individuelle d'un système informatique. On connaît des possibilités de travail en coopération de plusieurs personnes par la mise en œuvre de plusieurs unités centrales connectées en réseau. Mais, même si le travail est collectif, chaque personne commande personnellement chaque unité centrale au moyen de son propre dispositif de pointage.
Un système permettant à plusieurs personnes d'utiliser une même unité centrale est décrit dans les demandes de brevets japonais JP8221194 et JP9146703, au nom de la société NTT, publiées respectivement le 30 août 1996 et le 6 juin 1997. Les commandes provenant de plusieurs souris sans fil peuvent être reçues par un ordinateur personnel conventionnel. Dans ce but, une technique de transmission radio par partage de temps est mise en œuvre. Les différentes souris transmettent successivement leurs données quand elles reçoivent un code d'identification envoyé par la station de base connectée à l'unité centrale correspondant à leurs propres codes. L'utilisation prévue est celle de l'éducation et du jeu. La demande de brevet japonais JP10040002, au nom de la société NEC, publiée le 13 février 1998, décrit le fonctionnement simultané de plusieurs souris dans une même fenêtre.
Le concept d'un ensemble de dispositifs de pointage commandant un système informatique unique présente des perspectives intéressantes notamment dans l'enseignement. Contrairement à l'enseignement d'autres disciplines, l'informatique pratique se prête actuellement assez mal à des cours collectifs. La formation est plutôt basée sur la mise en place de séances de travaux pratiques, pendant lesquelles les élèves, par petits groupes de deux ou trois, s'exercent sur un micro-ordinateur complet. Pour permettre à un grand nombre d'élèves de bénéficier d'une initiation, il faut donc des moyens matériels considérables installés à demeure dans des salles de classes spécialisées, disposant de nombreuses prises d'alimentations électriques. Les systèmes de souris sans fil décrits ci-dessus dans les documents de brevets JP9146703, JP8221194 et JP10040002, permettraient au contraire une approche plus traditionnelle de l'initiation au maniement d'un ordinateur. Chaque élève disposant d'une souris, pourrait, sous la conduite d'un formateur, apprendre à utiliser une interface graphique, dont l'image pourrait être projetée sur un écran de grandes dimensions au moyen d'un périphérique informatique approprié, tel qu'un projecteur vidéo, ou une tablette LCD adaptée à un rétroprojecteur. L'avantage économique est évident: il suffit d'un seul système informatique, qui pourrait être constitué par un micro-ordinateur portable. Les salles spécialisées ne sont plus nécessaires, et l'équipement peut être installé rapidement dans tout local. Toutefois cet avantage économique est un peu limité par la complexité des systèmes connus. Les protocoles de transmission de données entre les souris et l'unité centrale font appel à des liaisons hertziennes qui contraignent les dispositifs de pointage à comporter chacun un récepteur pour recevoir des signaux de synchronisation. Les liaisons par ondes radioélectriques présentent aussi beaucoup d'inconvénients dans les pays où il existe des réglementations contraignantes en matière de bandes de fréquences utilisables pour la transmission de données. Le nombre de ces bandes est restreint et les bandes restantes sont extrêmement encombrées, obligeant l'emploi de méthodes de codage des données très complexes, pour éviter une perturbation par un système similaire fonctionnement à proximité. Le recours à une liaison par infrarouge semblerait donc plus approprié, les canaux de communication par ce moyen à l'intérieur d'un local étant préservés des perturbations extérieures. De plus, le système pourrait mettre en œuvre des composants électroniques ayant une très grande diffusion, puisque les télécommandes par infrarouge sont d'emploi universel. Le système exige un nombre de canaux de communication au moins égal au nombre de dispositifs de pointage, et doit être insensible à la lumière ambiante, mais des techniques de modulation ayant les caractéristiques voulues existent. On peut citer les techniques de modulation par saut de fréquence d'une sous-porteuse, dont un exemple est donné dans la demande de brevet européen EP0342146, au nom de la société TRANSDATA, publiée le 11 mai 1989. Le dispositif décrit concerne une seule liaison bidirectionnelle entre un compteur électrique et un appareil destiné à relever la consommation d'électricité, et la méthode mise en œuvre ne pourrait donc pas être directement appliquée. Toutefois, la méthode de démodulation décrite dans ce document, faisant appel à une électronique câblée, peut être remplacée aisément par un traitement par logiciel équivalent.
La demande européenne EP0924873, au nom de la société ALCATEL, publiée le 23 juin 1999, décrit un algorithme permettant de détecter la tonalité de réponse pour des modems et des télécopieurs. Ce type d'algorithme, de type "Goertzel", est bien connu, et peut s'appliquer à la détection de fréquences vocales. La puissance de calcul importante nécessaire implique l'utilisation de circuits de traitement numérique du signal spécialisés, comme ceux fabriqués par la société ADVANCED MICRO DEVICES. Cette société divulgue d'ailleurs une amélioration de l'algorithme de Goertzel dans la demande de brevet internationale WO97/20438, publiée le 5 juin 1997. Dans la note technique "DTMF Tone Génération and Détection: An implementation Using the TMS320C54x" (Application Report; SPRA096A- May 2000), la société TEXAS INSTRUMENTS, décrit les algorithmes pour effectuer la synthèse et la détection des signaux d'un système multifréquentiel.
Il ressort de l'état de la technique tel que décrit dans les documents cités ci-dessus, que des ensembles de dispositifs de pointage destinés à un groupe d'utilisateurs pour commander un système informatique commun sont connus, mais qu'il n'existe à ce jour aucun système simple, robuste, bon marché, faisant appel à des techniques éprouvées et modernes, qui puisse réellement être mis en œuvre notamment à des fins d'enseignement en réalisant une synthèse inventive de l'état de la technique en vue d'obtenir des caractéristiques optimales. DESCRD7TION GENERALE DE L'INVENTION
La présente invention vise donc à optimiser la conception d'un dispositif de commande d'un système informatique.
Elle a précisément pour objet un dispositif de commande d'un système informatique, préférentiellement de type "micro-ordinateur personnel", muni, de façon connue, d'une interface graphique, et d'au moins un port de communication, par un groupe d'utilisateurs au moyen de plusieurs dispositifs de pointage sans liaison filaire avec le système, préférentiellement de type "souris sans fil". Chacun des dispositifs de pointage est manipulé par chacun des utilisateurs et transmet au moyen d'un canal de communication des séquences de données binaires représentatives des déplacements et des états de ces dispositifs de pointage à un boîtier électronique d'interface connecté au port de communication.
Le dispositif de commande d'un système informatique objet de la présente invention est remarquable en ce que le canal de communication comporte une pluralité de sous-canaux de communication, transmettant avec une rapidité de modulation standard les séquences de données binaires, constitués par une porteuse infrarouge commune et un ensemble de sous-porteuses modulées en amplitude par les signaux binaires de ces séquences. Les fréquences des sous-porteuses sont différentes pour chacun des dispositifs de pointage, sans harmonique commun, et sont réparties entre une fréquence inférieure et une fréquence supérieure, avec des intervalles au moins égaux au double de la valeur de la rapidité de modulation augmentée d'une bande de garde.
De façon avantageuse, les fréquences des sous-porteuses sont égales à des nombres premiers multipliés par un coefficient constant.
Dans un premier mode de réalisation de l'invention, une seule sous-porteuse est affectée à chacun des dispositifs de pointage.
Dans un second mode de réalisation, on affecte à chacun des dispositifs de pointage deux sous- porteuses modulées en opposition de phase par les signaux binaires des séquences. Dans le premier mode de réalisation de l'invention, le système de commande met en œuvre des dispositifs de pointage qui comportent chacun: a) un bloc de traitement numérique des signaux comprenant un préférentiellement microcontrôleur élaborant les signaux binaires b) un bloc d'émission comprenant: - un oscillateur, préférentiellement à résonateur céramique interchangeable, accordé sur l'harmonique N de la fréquence de la sous-porteuse affectée au dispositif de pointage
- un diviseur de fréquence par N produisant la sous-porteuse à partir de son harmonique
- un modulateur de la sous-porteuse par les signaux binaires produisant des signaux modulés
- un filtre passe-bande de fréquence centrale égale à celle de la sous-porteuse et de bande passante égale à l'intervalle de fréquence diminué de la bande de garde, générant des signaux filtrés à partir des signaux modulés.
- un amplificateur alimentant une ou plusieurs diodes émettant un faisceau de lumière infrarouge à partir des signaux filtrés. c) un bloc d'alimentation comprenant: - une cellule solaire - une batterie
- un régulateur de charge de la batterie par la cellule solaire
- un convertisseur DC/DC
Dans le second mode de réalisation de l'invention, le système de commande met en œuvre des dispositifs de pointage qui comportent chacun: a) un bloc de traitement numérique des signaux comprenant préférentiellement un microcontrôleur muni:
- d'un premier programme élaborant les signaux binaires
- d'un second programme constituant un oscillateur digital élaborant les échantillons des sous-porteuses modulées. b) un bloc d'émission comprenant:
- un convertisseur numérique/analogique de conversion des sous-porteuses échantillonnées
- un filtre passe-bande de fréquence centrale égale à celle de la sous-porteuse et de bande passante égale à l'intervalle de fréquence diminué de la bande de garde, générant des signaux filtrés à partir des signaux modulés. - un amplificateur alimentant une ou plusieurs diodes émettant un faisceau de lumière infrarouge à partir des signaux filtrés, c) un bloc d'alimentation comprenant:
- une cellule solaire
- une batterie - un régulateur de charge de la batterie par la cellule solaire
- un convertisseur DC/DC.
Une caractéristique additionnelle du premier mode de réalisation est que le boîtier électronique comporte: a) un bloc de réception des signaux de lumière infrarouge et de détection des sous-porteuses. b) un bloc de démultiplexage fréquentiel des signaux détectés comprenant un nombre de filtres analogiques passe-bande égal au nombre de dispositifs de pointage. c) un bloc de traitement numérique des signaux comprenant préférentiellement un microprocesseur muni d'un programme de communication élaborant les signaux binaires à partir des signaux démultiplexés et les transmettant au port de communication au moyen d'un amplificateur de ligne. Une caractéristique additionnelle du second mode de réalisation, qui constitue également une variante du premier mode, est que le boîtier électronique comporte: a) un bloc de réception des signaux de lumière infrarouge et de détection des sous-porteuses. b) un bloc de traitement numérique des signaux comprenant:
- un convertisseur analogique/ numérique des signaux détectés - un microprocesseur ou analogue muni d'un algorithme d'extraction de l'information spectrale des signaux détectés par "Transformation de Fourier Discrète", préférentiellement un filtre digital à deux pôles à réponse impulsionnelle infinie de type "Goertzel", et d'un programme de communication élaborant les signaux binaires à partir de cette information et les transmettant au port de communication au moyen d'un amplificateur de ligne. Dans l'un ou l'autre des modes de réalisation décrits ci-dessus, l'amplificateur de ligne est bidirectionnel et transmet au microprocesseur ou analogue des séquences de données binaires représentatives des déplacements d'un dispositif de pointage supplémentaire.
Fort avantageusement, le boîtier électronique du dispositif de commande d'un système informatique selon l'invention comporte une partie distincte comprenant le bloc de réception, munie d'un cornet collecteur des faisceaux de lumière infrarouge, et reliée par un câble blindé à la partie principale connectée au port de communication.
Concourant aux buts de l'invention, le boîtier électronique comporte une partie principale en forme de console munie de commutateurs permettant de sélectionner un ou plusieurs dispositifs de pointage et de rendre inopérant les autres.
Avantageusement, les signaux binaires émis par chacun des dispositifs de pointage transmettent de plus périodiquement des séquences de données binaires de signalisation de ces dispositifs de sorte qu'une alarme est déclenchée quand l'une quelconque de ces séquences n'est plus reçue après un délai prédéterminé par le boîtier électronique. Selon l'invention les signaux binaires transmettent de plus des séquences de données binaires caractéristiques de l'intégrité de chacun des dispositifs de pointage, préférentiellement de la présence de la boule dans le type " souris sans fil ".
Il est aussi avantageux que chacun des dispositifs de pointage comporte de plus des boutons- poussoirs en nombre au moins égal à 2, préférentiellement 7, dont les séquences de données binaires représentatives de leurs états sont incluses dans lesdits signaux binaires.
On tirera un grand bénéfice de l'utilisation du dispositif de commande selon l'invention notamment pour un système informatique comportant:
- une unité centrale préférentiellement de type "ordinateur portable"
- un périphérique d'affichage préférentiellement de type "tablette LCD" adaptable à un rétroprojecteur, ou un vidéo-projecteur portable
- un ensemble de logiciels d'application de type "bureautique", de communication, ou spécifiques d'une fonction ou d'un métier et quand cette utilisation est l'initiation collective à la micro-informatique et la formation collective à l'usage de ces logiciels. On tirera également bénéfice de l'utilisation du dispositif de commande selon l'invention avec le même matériel supportant un ensemble de logiciels d'application de type " présentation assistée par ordinateur ", quand il s'agit préférentiellement de présentation commerciale permettant à un individu d'un groupe de clients de choisir un produit ou service au moyen des dispositifs de pointage, et de visualiser des informations sur ce produit ou service. Une autre utilisation avantageuse du dispositif de commande d'un système informatique selon l'invention avec la configuration ci-dessus met en oeuvre un ensemble de logiciels d'application de type " enseignement assisté par ordinateur ". Cette utilisation est préférentiellement la passation collective de questionnaires à choix multiples dont les réponses sont sélectionnées aux moyens des boutons-poussoirs des dispositifs de pointage. De préférence, le système informatique, les dispositifs de pointage, et le boîtier électronique sont placés sur un chariot tenu à la disposition des utilisateurs, qu'ils soient formateurs, présentateurs ou enseignants, pour être emmenés et utilisés dans des locaux ne présentant pas de câblage électrique spécial.
Les avantages de ces différentes utilisations sont encore accrus quand le système informatique comporte de plus un logiciel de simulation d'un clavier permettant de simuler le frappe d'une touche en désignant l'image simulée de cette touche au moyen de l'un des dispositifs de pointage.
Les utilisateurs apprécient l'usage du dispositif selon l'invention quand le système informatique comporte de plus un logiciel attribuant un curseur de forme et/ou de couleur différentes à chacun des dispositifs de pointage selon les séquences de données binaires d'identification des dispositifs de pointage émetteurs incluses dans les signaux par le programme de communication avec le boîtier électronique.
Ces quelques spécifications essentielles, résultant de la conception optimale du dispositif de commande d'un système informatique, rendent évidents pour l'homme de métier les avantages apportés par l'invention par rapport à l'état de la technique antérieure.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La Figure 1 est un schéma du dispositif de commande d'un système informatique par un groupe d'utilisateurs selon le concept général connu de l'état de la technique.
La Figure 2 est un schéma explicatif de la méthode de multiplexage fréquentiel mis en œuvre dans le dispositif de commande d'un système informatique selon l'invention. La Figure 3 est un schéma électronique simplifié de chacun des dispositifs de pointage du dispositif de commande selon un premier mode de réalisation de l'invention.
La Figure 4 est un schéma électronique simplifié du boîtier électronique du dispositif de commande selon un premier mode de réalisation de l'invention.
La Figure 5 est un schéma électronique simplifié de chacun des dispositifs de pointage du dispositif de commande selon un second mode de réalisation de l'invention.
La Figure 6 est un schéma électronique simplifié du boîtier électronique du dispositif de commande selon un second mode de réalisation de l'invention.
La Figure 7 est une vue générale schématique du boîtier électronique du dispositif de commande d'un système informatique selon l'invention. La Figure 8 est une vue schématique du cornet collecteur que comporte le boîtier électronique.
La Figure 9 est une vue générale d'un système informatique utilisant le dispositif de commande selon l'invention.
La Figure 10 est une vue générale présentant une utilisation préférentielle du système informatique de la Figure 9.
DESCRIPTION DE FORMES D'EXECUTION PREFEREES DE L'INVENTION
Les références aux Figures 1 à 10 serviront à expliquer en détails les différentes caractéristiques de l'invention.
Le concept général du dispositif est illustré par la Figure 1. Un micro-ordinateur 1 comporte un système d'exploitation présentant une interface graphique qui permet à des utilisateurs d'interagir avec le système au moyen d'un écran de visualisation 2 et de dispositifs de pointage 3. Les signaux émis par les dispositifs de pointage 3 sont reçus par un boîtier électronique 4 relié à un port de communication 5, généralement série, de l'unité centrale 1.
Dans un système de micro-ordinateur commun sous WINDOWS ®, les dispositifs de pointage sont des "souris", ou des "boules" qui communiquent leurs déplacements et les actions de l'utilisateur sur leurs boutons de contrôle (clics) au système d'exploitation par une liaison RS232. Pour les souris compatibles
MICROSOFT ®, les déplacements X et Y, et l'état des boutons droit R et gauche L sont codés dans trois mots comportant 1 bit de START, 7 bits de données, et 2 bits de STOP, transmis à 1200 bauds. Pour être compatible avec tout système sous WINDOWS ® en émulant une souris compatible, le boîtier électronique 4 possède donc un mode de fonctionnement dans lequel les séquences de données binaires émanant de toutes les souris sont transmises avec ce format et à cette vitesse au port de communication série 5.
Dans un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention, tous les éléments d'une souris standard sont repris afin de réaliser des économies d'échelle. Pour chacune de ces souris, il s'agit donc de transmettre par infrarouge un ensemble de séquences de données binaires présentant une rapidité de modulation de 1200 bauds. Le nombre total de souris a été choisi égal à 32, à la fois pour des raisons pratiques (C'est l'effectif d'une classe) et techniques (Nombre de bits des ports et des bus des microprocesseurs utilisés).
Dans un second mode de réalisation, ne faisant plus appel à des éléments standards, où la plupart des fonctions électroniques sont réalisées par le traitement numérique des signaux, une rapidité de modulation de 1200 bauds sera cependant conservée pour des raisons de compatibilité.
La technique de transmission de données par infrarouge choisie est une technique de multiplexage fréquentiel, dans une bande de fréquence limitée inférieurement et supérieurement, soit par les caractéristiques des filtres passe-bande utilisés dans le premier mode de réalisation, soit par le nombre de MIPS nominal des microprocesseurs mis en œuvre dans le second mode de réalisation. Dans la réalisation en électronique analogique, une seule sous-porteuse modulée en amplitude est affectée à chaque souris afin de limiter la complexité du boîtier électronique 4.
La réalisation entièrement numérique, permet l'utilisation d'un plus grand nombre de filtres pour le démultiplexage sans augmentation de la complexité. Deux sous-porteuses sont affectées à chaque souris. Les deux sous-porteuses sont modulées en opposition de phase par les signaux binaires des trames de bits émanant des capteurs de la souris, c'est-à-dire qu'il s'agit en fait d'une modulation par saut de fréquence (FSK) augmentant considérablement le rapport S/B de la transmission.
La Figure 2 montre la répartition des fréquences des sous-porteuses PI, P2 entre une fréquence inférieure FI et une fréquence supérieure F2. Pour satisfaire au critère de Nyquist la bande de fréquence allouée à chaque dispositif de pointage est au moins de 2400 Hz; l'intervalle Cl, C2 entre chaque sous- porteuse PI, P2 est donc au moins de 2400 Hz.
Les filtres passe-bande utilisés dans le premier mode de réalisation sont des décodeurs de tonalités, par exemple de type "LM567" de la société NATIONAL SEMICONDUCTOR. Pour ce circuit, la bande passante ΔF maximale est liée à la fréquence centrale F0 par la relation: ΔF = F0/ 0,14. La fréquence inférieure FI doit donc être supérieure à 17 KHz. Pour éviter que les sous-porteuses aient des harmoniques communs, leurs fréquences sont égales à des nombres premiers multipliés par un coefficient constant. Le tableau suivant donne des exemples de fréquences utilisées pour les 32 sous-canaux de transmission dans ce mode de réalisation.
Canal Nombre premier Fréquence sous-porteuse (Hz) Fréquence horloge (Hz)
1 113 22600 180800
2 139 27800 222400
3 157 31400 251200
4 173 34600 276800
30 617 123400 987200
31 631 126200 1009600
32 647 129400 1035200
Le coefficient constant est égal à 200. L'intervalle C1,C2 entre les fréquences des sous-porteuses PI, P2 est environ de 3KHz, ce qui ménage une bande de garde B acceptable. . La limite inférieure FI du canal de communication est Fl=19600 Hz, la limite supérieure est F2=130900 Hz.
Dans le second mode réalisation, faisant appel à des oscillateurs numériques, il n'y a plus de contraintes sur FI et F2, et la bande de garde pourrait être plus petite. Pour des raisons de compatibilité, la même répartition de fréquences a été gardée. Il y a donc 64 fréquences à un intervalle de 3KHz à partir de 22600 Hz.
Le tableau ci-dessus fait état d'une fréquence horloge.
Comme le montre la Figure 3, chaque sous-porteuse PI, P2 est en effet produite par des moyens analogiques à partir de son huitième harmonique. Un oscillateur 6 stabilisé par un résonateur céramique 7 génère un signal carré dont la fréquence est divisée par huit par un compteur binaire 8. Les résonateurs céramiques utilisés sont des résonateurs de marque CERALOCK ® ayant une gamme de fréquences et une précision appropriées.
Le signal carré à la fréquence de la sous-porteuse P1,P2 est commuté 9 par les signaux binaires provenant d'un microcontrôleur 10 traitant les signaux issus du capteur de déplacement 11 du dispositif de pointage 3, et des boutons 12.
Le microcontrôleur 10 et les capteurs 11,12 forment un bloc de traitement numérique des signaux 13 qui est préférentiellement un ensemble électronique de souris standard. Par exemple le microcontrôleur de type "COP800" de la société NATIONAL SEMICONDUCTOR a été utilisé.
Les signaux carrés modulés sont filtrés par un filtre passe-bande 14 dont la fréquence centrale est celle de la sous-porteuse P1,P2 et de bande passante égale à 2400 Hz. Le signal résultant est appliqué à un amplificateur 15 qui attaque une diode émettant dans l'infrarouge 16. La diode utilisée est une diode de référence SFH415-T, de la société SIEMENS, dont la puissance d'émission à 950 nm est comprise entre 25 et 50 mW par stéradian. L'ensemble comprenant l'oscillateur 6, le diviseur 8, le filtre, 14, l'amplificateur 15 et la diode infrarouge 16 constitue un bloc d'émission 17 qui est préférentiellement rapporté à un élément de base de souris standard 13.
Le bloc d'alimentation 18 est un autre élément important du dispositif de pointage. Il comprend une cellule solaire 19 chargeant une batterie 20 par l'intermédiaire d'un régulateur 21. Les différentes tensions nécessaires aux circuits sont élaborées par un convertisseur DC/DC 22 à partir de la tension de la batterie 20.
La Figure 4 montre schématiquement le récepteur des signaux transmis par les dispositifs de pointage selon le premier mode de réalisation de l'invention.
Le bloc de réception 23 comprend une photodiode 24 recevant les faisceaux émis par les dispositifs de pointage 3 couplée en courant alternatif à l'entrée d'un amplificateur de courant 25. Cet amplificateur 25 est suivi d'un deuxième étage 26, et de deux filtres 27, 28 de réjection des composantes à 50 Hz et à 100 Hz pouvant être présentes dans le signal (ou bien à 60 Hz et 120 Hz, selon le localisation).
Les caractéristiques spectrales de la photodiode 24 sont adaptées à celles de la lumière émise. Une photodiode 24 de type BPW34-F, de la société SIEMENS, présentant un maximum de sensibilité à 950 nm et munie d'un filtre de lumière ambiante est utilisée. Les amplificateurs 25, 26 sont des circuits de type
"LM13700" de la société NATIONAL SEMICONDUCTOR qui comportent deux amplificateurs de transconductance configurables en amplificateurs à contrôle automatique de gain (CAG).
Les signaux amplifiés sont transmis à un bloc de démultiplexage 29 constitué par une batterie de décodeurs de tonalité 30 qui produisent chacun un signal logique 0 quand un signal a une fréquence comprise dans leurs bandes passantes respectives.
Les signaux logiques sont traités au niveau d'un bloc de traitement numérique 31 par un microprocesseur 32 dont l'un des ports parallèles accède à ces signaux logiques mémorisés par un ensemble de bascules à sorties 3-états 33. Le programme du microprocesseur 32 prend en compte les données de registres 34, représentatives d'une sélection de dispositifs de pointage et d'un mode de fonctionnement, pour élaborer les signaux binaires transmis au moyen d'un amplificateur de ligne 35 au port de communication 5 de l'unité centrale 1. L'amplificateur de ligne 35 étant bidirectionnel, le microprocesseur reçoit également des trames de données émises par l'unité centrale 1, notamment son dispositif de pointage interne ("boule" ou autre), ou une souris supplémentaire connectée à un port auxiliaire du boîtier 4.
Les composants utilisés sont des circuits logiques d'usage courant. A titre d'exemple non limitatif, les circuits suivants ont été employés:
- microprocesseur 32: MC68705P3 de la société MOTOROLA
- bascules 3-états 33: DM74LS534 de la société FAIRCHILD
- registres 34: DM74LS374 de la société FAIRCHILD
- amplificateur de ligne 35: MAX232 de la société MAXIM Dans cet exemple de réalisation, le microprocesseur utilisé ne comportant pas de port de communication série, un circuit d'interface de type "adaptateur de communication asynchrone" (ACIA) est mis en œuvre (Circuit de référence MC6850 de la société MOTOROLA)
Dans un second mode de réalisation de l'électronique interne de chacun des dispositifs de pointage 3, la génération des sous porteuses P1,P2 est réalisée par une méthode entièrement numérique. Comme le montre la Figure 5, le bloc d'émission 3 est donc simplifié. Le microcontrôleur 10 comporte, en plus du programme chargé d'élaborer les signaux binaires représentatifs des déplacements et de l'état de la souris, un second programme constituant un oscillateur numérique. La puissance de calcul nécessaire est importante, évaluée à quelques dizaines de MTPS, mais la puissance d'alimentation est limitée. Un circuit de type "TMS320C54x" de la société TEXAS INSTRUMENTS a donc été choisi pour sa faible consommation
(Tension d'alimentation 3.3 V; 0,54 mW/MIPS). L'algorithme est décrit dans les diverses notes d'applications publiées par cette société et ne sera pas repris ici. Les échantillons des sous-porteuses modulées sont transmis à un convertisseur numérique/analogique 36, puis appliqués aux mêmes éléments que dans le bloc d'émission
3 du premier mode de réalisation: filtre passe-bande 14, amplificateur 15, diode infrarouge 16. Dans ce mode de réalisation, 64 sous-porteuses sont utilisées. La fréquence supérieure dépasse les
200 KHz. Le théorème d'échantillonnage de Shannon impose donc une fréquence d'échantillonnage de plus de 400 KHz. Compte tenu du problème posé par le bilan de l'alimentation électrique, le convertisseur 36 de type "AD7524" de la société ANALOG DEVICES a été sélectionné.
La Figure 6 montre aussi que le boîtier électronique est considérablement simplifié dans ce mode de réalisation, puisque la batterie de décodeurs de tonalités 30 a disparu. Les décodeurs 30 sont remplacés par un seul convertisseur analogique/numérique 37 qui place les échantillons des signaux détectés sur le bus de données du microprocesseur 32.
Pour les mêmes raisons que précédemment, ce convertisseur 37 est un convertisseur rapide. Le modèle qui convient est un circuit de type "AD7822" de la société ANALOG DEVICE, capable d'une cadence d'échantillonnage maximum de 2 Méch./s.
L'algorithme de Goertzel qui est utilisé pour extraire l'information spectrale du signal échantillonné est un cas particulier de calcul d'une transformée de Fourier discrète, et ne sera pas exposé en détails ici, dans la mesure où toutes les explications figurent dans la note technique "DTMF Tone Génération and Détection: An implementation Using the TMS320C54x" (Application Report; SPRA096A- May 2000), publiée par la société TEXAS INSTRUMENTS, déjà citée.
Selon les indications données dans ce document, le traitement des 64 voies échantillonnées à 500 KHz emploie une puissance de calcul voisine de 200 MTPS.
Ce deuxième mode de réalisation n'appelle pas d'autres commentaires particuliers, dans la mesure où l'essentiel des fonctions du boîtier électronique sont réalisées par des modules logiciels de bibliothèques existantes, qui ont été adaptés.
Le boîtier à l'intérieur duquel sont placés les éléments électroniques décrits ci-dessus, se présente extérieurement, comme le montre la Figure 7, sous la forme d'une console 38. La partie supérieure 39 présente un ensemble de 32 commutateurs 40 permettant de sélectionner un ou plusieurs dispositifs de pointage 3 et de rendre inopérant les autres. Les états de ces commutateurs 40 sont mémorisés dans les registres 34 lus par le microprocesseur 32. La console 38 comporte également un sélecteur du mode de fonctionnement du boîtier électronique 4. Trois modes de fonctionnement de base sont possibles:
- un premier mode de fonctionnement où une seule souris 3, sélectionnée par l'un des commutateurs 40, agit sur l'unité centrale 1.
- un deuxième mode de fonctionnement où toutes les souris agissent sur un même curseur 54 - un troisième mode de fonctionnement où chaque souris agit sur un curseur 54 qui lui est propre. Le mode de fonctionnement de base choisi est aussi mémorisé dans un registre 34, et relu par le microprocesseur 32 qui lance le programme adéquat. Dans une variante des deuxième et troisième modes, les souris 3 qui agissent sur le ou les curseurs sont sélectionnées par les commutateurs 40.
Le boîtier électronique 4 comporte une partie distincte 41 de la console 38 comprenant l'ensemble du bloc de réception 23. Cette partie 41 est reliée par un câble blindé 42 à la console 38, en est généralement éloignée en opération, mais en est solidaire si les circonstances sont favorables. Elle comporte en effet une antenne cornet 43 destinée à collecter les faisceaux de lumière infrarouge émis par les souris 3. Le cornet collecteur 43 est placé en hauteur, et disposé de façon à couvrir toute la zone où sont utilisées les souris 3. Le câble 42 assure ralimentation électrique du bloc de réception 23 et la transmission des signaux détectés vers la console 38. Comme le montre la Figure 8, l'antenne cornet 43 à la forme générale d'un tronc de pyramide à base carrée, formant entonnoir. Un filtre rouge 44 est placé à l'entrée. Les parois intérieures 45 sont argentées et réfléchissent les rayons infrarouges captés vers la photodiode 24. Une antenne dont la base mesure 30 mm X 30 mm, la section au niveau de la photodiode 9 mm X 9 mm, et la hauteur est 60 mm a donné de bons résultats. Accessoirement, cette partie 41 qui contient le cornet 43 et le bloc de réception 23, et épouse la forme de la console 38 en la prolongeant quand elle en est solidaire, comprend un logement 46 pour loger le câble 42 replié.
Dans le premier mode de réalisation de chacun des dispositifs de pointage 3, un ensemble électronique de souris standard est utilisé de préférence. Cet ensemble électronique comprend généralement un circuit intégré spécialisé (Par exemple le contrôleur de souris série TP8375 de la société Topro Technology Inc.) au moyen duquel sont implémentées les fonctionnalités d'une souris standard comportant une boule et trois boutons-poussoirs.
Comme il le sera décrit plus loin, certaines applications utiliseront avec profit des boutons-poussoirs en nombre supérieur aux 2 ou 3 boutons classiques. Dans ce cas les signaux binaires commutant la sous- porteuse P1,P2 doivent contenir les séquences de données binaires représentatives de ces boutons supplémentaires. Ces séquences sont générées soit par une logique câblée spécifique, soit par un microcontrôleur, et insérées dans le flux pilotant la diode émettrice 16 par une porte OU dans les intervalles de temps où l'ensemble électronique standard ne transmet pas de données.
De la même façon des séquences de données binaires de signalisation du dispositif de pointage 3 peuvent être transmises périodiquement. Reçues normalement par le boîtier électronique d'interface 4 à intervalles de temps réguliers, la perte de la réception de ces séquences de signalisation signifie une anomalie du dispositif de pointage 3, une perturbation de la liaison par infrarouges, ou une dissimulation volontaire du dispositif de pointage 3 entraînant l'occultation de la diode émettrice 16.
Une liaison infrarouge présente donc un avantage par rapport à une liaison par ondes hertziennes, car un dispositif de pointage 3 ne peut pas être emporté en dehors du local où se trouve le boîtier électronique d'interface 4 sans que cela soit immédiatement détecté. Si la console 38 a été munie de voyants en regard de chacun des commutateurs 40, le clignotement du voyant correspondant permet de signaler le dispositif sur le point d'être volé. Cette fonction " antivol " est une caractéristique importante pour un dispositif dont l'usage est principalement collectif.
De même, dans un but similaire, des séquences de données binaires caractéristiques de l'intégrité de chacun des dispositifs de pointage 3 peuvent également être transmises. Le démontage non autorisé des différents éléments du dispositif de pointage 3( capot, batterie 20, boule...) est facilement détecté par des micro-interrupteurs, ou tout autre type de capteurs. Une modification de l'état des ces capteurs est transmisse au boîtier électronique 4 et déclenche soit une alarme sur le boîtier 4 lui-même, soit une alerte sur le système informatique 1. Cette fonction " anti-démontage " est également importante pour une utilisation en public. D'autres types d'alertes peuvent être déclenchées par chacun des dispositifs de pointage 3. Un bouton spécial manœuvré par l'utilisateur d'un dispositif de pointage peut déclencher le clignotement du voyant correspondant sur la console 38, afin d'attirer l'attention. Pour faciliter la maintenance de chacun des dispositifs de pointage 3, des messages concernant leur fonctionnement peuvent être transmis, notamment l'état de charge de la batterie 20. L'ensemble de ces fonctionnalités (antivol, anti-démontage, appel, aide à la maintenance) sont plus facilement implémentées dans le second mode de réalisation par logiciel. Cependant, toutes les combinaisons sont possibles entre les premier et second modes de réalisation décrits en détails ci-dessus.
Par exemple, non limitatif, dans le cas où l'élément standard de souris est basé non pas sur un circuit intégré spécifique, mais sur un microcontrôleur micro-programmé, le micro-code sera modifié en conséquence.
L'homme de métier pourra envisager de nombreuses autres façons de réaliser les fonctions de base de chacun des dispositifs de pointage 3 et du boîtier électronique d'interface 4.
Ainsi l'oscillateur 6 de génération de la sous-porteuse P1,P2 de chacun des dispositifs de pointage ne sera pas forcément stabilisé par un résonateur céramique 7, ou à quartz. Le circuit pourra être un circuit générateur d'impulsions à réseau RC externe, présentant une bonne stabilité en température et vis-à-vis des variations de la tension d'alimentation, comme par exemple un circuit intégré de type " limer ". Les harmoniques supérieures des signaux carrés produits ne seront pas nécessairement filtrées à l'émission, celles-ci étant de fait largement atténuées par la bande passante limitée de la photodiode réceptrice 24 et du bloc de réception 23. Il peut s'agir aussi d'un oscillateur contrôlé en tension (VCO), notamment si deux sous- porteuses P1,P2 sont utilisées. Ces simplifications interviennent si le nombre de dispositifs de pointage 23 nécessaires est inférieur à 32, par exemple 16, 8 ou 4, pour certaines applications.
Dans le premier mode de réalisation, les filtres passe-bande utilisés sont préférentiellement des décodeurs de tonalité très sélectifs, mais avec une plage de sensibilité relativement réduite. Des filtres actifs à fort coefficient de surtension, basés sur des amplificateurs opérationnels, peuvent être alternativement mis en oeuvre. En cas de rapport signal/ bruit défavorable, des boucles à verrouillage de phase pourront être choisies.
Le mode de liaison présentement décrit entre le boîtier électronique d'interface 4 et le système informatique 1 est une liaison série de type RS232. Ce mode de liaison est le plus répandue. Toutefois, l'homme de métier n'aura aucune difficulté à remplacer l'interface RS232 par une interface de type PS/2, ou même USB (Universal sériai bus). Ainsi qu'il a déjà été indiqué, le but de ce dispositif de commande d'un système informatique est d'offrir un nouveau moyen de formation collective aux techniques de la micro-informatique.
Un système informatique approprié utilisant le dispositif de commande selon l'invention est représenté sur les Figures 9 et 10, sans que cet exemple soit limitatif.
Ce système comprend: - un ordinateur portable 1 sous WINDOWS ® - une tablette LCD 47 connectée à la sortie vidéo de l'ordinateur 1
- un rétroprojecteur 48 de type couramment utilisé pour la projection de transparents
- un écran 49 sur lequel est projeté l'image de l'écran du micro-ordinateur 1
Le port de communication 50 du boîtier électronique 4 est relié au port "souris" 5 (Généralement COMl) du micro-ordinateur. Une souris supplémentaire 51 est connectée au port auxiliaire 52 du boîtier 4, si la boule 53 du micro-ordinateur 1 n'est pas utilisable. La partie 41 contenant le cornet de réception 43 est placée de façon à capter au mieux les signaux émis par les souris 3.
Une tablette LCD 47 présentant une résolution de 800 X 600 points (SVGA) utilisable avec un projecteur 48 de forte luminosité est préférable. Sous le contrôle du formateur, les personnes manipulant les souris 3 apprennent à déplacer un curseur 54, et à utiliser les différents logiciels d'application installés sur le système 1.
Dans un environnement graphique, l'usage du clavier est assez limité; cependant le formateur a la possibilité d'afficher en bas de l'écran 49 l'image d'un clavier. La désignation de l'image d'une touche par un curseur simule la frappe correspondante. Ce résultat est obtenu au moyen d'un logiciel spécifique propre au système d'exploitation.
L'utilisation normale du dispositif de commande selon l'invention, semble être le premier mode de fonctionnement dans lequel chaque personne à successivement la possibilité d'agir sur un seul curseur 54, parce que cela correspond à la règle habituelle de prise de parole en groupe. Cependant des projets pédagogiques pourraient mettre à profit le troisième mode de fonctionnement du dispositif, où chaque personne dispose de son propre curseur 54, à condition que les logiciels d'applications s'y prêtent ou soient adaptés.
Pour ce faire, dans ce dernier mode de fonctionnement, le programme de communication du microprocesseur 32 incorpore dans les signaux binaires transmis à l'unité centrale 1 des séquences de données binaires d'identification des dispositifs de pointage émetteurs de ces signaux. Ces séquences sont traitées, dans la mesure où il n'y a pas d'incompatibilité avec le type de système d'exploitation sous lequel fonctionne l'unité centrale 1, par un logiciel de gestion de périphérique propre à l'interface 4 pour visualiser les curseurs affectés à chaque dispositif de pointage 3. Tous les curseurs 54, de forme et/ou de couleur différentes pour chaque dispositif de pointage 3 présent, peuvent apparaître simultanément à l'écran 49, ou bien seulement les curseurs 54 correspondants aux dispositifs 3 sélectionnés par la console 38. Des logiciels utilisant les fonctionnalités spécifiques du dispositif de commande d'un système informatique objet de la présente invention pourront être développés par les éditeurs de logiciels éducatifs. Par exemple des logiciels permettant la passation collective de questionnaires à choix multiples (QCM). Pour un questionnaire à trois réponses possibles, un dispositif de pointage 3 muni seulement des trois boutons classiques suffit. Les questions s'affichent automatiquement pendant un temps donné sur l'écran 49 à la vue des élèves. Chacun de ceux-ci sélectionne sa réponse au moyen des boutons de la souris. Les résultats du
QCM et les statistiques de la classe sont automatiquement calculés à la fin du test. Des QCM plus complexes mettront à profit les boutons-poussoirs supplémentaires des dispositifs de pointage 3.
Afin d'accroître la facilité de mise en oeuvre du dispositif de commande d'un système informatique 1 selon l'invention, et de retirer le maximum de bénéfices de son usage, celui-ci pourra être ajouté aux éléments du " chariot multimédia ", déjà en service dans certains établissements scolaires. Ce chariot, ou meuble spécial sur roulettes, supporte une unité centrale 1 de type PC, avec clavier, souris, lecteurs de CD- ROM ou DVD, hauts-parleurs, écran, imprimante. Il peut être déplacé de salle de classe en salle de classe, sans câblage spécial, selon les besoins, pour effectuer des démonstrations de logiciels. On conçoit aisément que le dispositif de commande d'un système informatique selon l'invention apportera une toute autre dimension au " chariot multimédia ".
D'autres utilisations collectives du dispositif sont envisageables, notamment dans le domaine de la présentation commerciale. Ces présentations sont effectuées actuellement à l'aide de logiciels de type " Présentation assistée par ordinateur " (PréAO). Elles ne sont pas interactives, et le client ou prospect doit subir passivement les dires du représentant. Au moyen du dispositif selon l'invention, les clients peuvent orienter la présentation selon leurs souhaits en cliquant sur les liens renvoyant aux aspects du produit ou du service qui les intéressent. Sur ce principe des opérations promotionnelles pourraient être organisées dans les supermarchés.
Un vidéo-projecteur relié au système informatique comportant les souris sans fil multiples selon l'invention peut aussi créer une vitrine virtuelle : chaque client sélectionne le produit voulu au moyen du curseur correspondant au dispositif de pointage dont il s'est muni, et peut agrandir l'image du produit, ou bien obtenir d'autres informations, comme le prix ou la disponibilité. Un produit ne figurant pas dans la vitrine peut être appelé à partir de menus ou de listes. Plusieurs produits peuvent être visualisés simultanément par les clients. Chaque client peut éventuellement passer la commande de l'article qu'il a choisi, et récupérer ultérieurement cet article à la caisse à partir d'une référence de commande. Les utilisations potentielles du dispositif de commande d'un système informatique selon l'invention sont donc multiples, et renouvellent complètement les applications collectives de la micro-informatique dans une perspective différente des applications en réseau et de groupes de travail existantes.
Elles ne sont pas liées à un environnement informatique particulier, notamment WINDOWS ® par exemple, mais sont ouvertes sur tout système d'exploitation présentant une interface graphique, comme par exemple LINUX muni de X-WINDOW.
Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seuls modes d'exécution ci-dessus, donnés à titre d'exemples; elle embrasse, au contraire, toutes les variantes possibles de réalisation. Notamment toutes celles résultant d'une optimisation du dispositif en vue d'une utilisation particulière, portant par exemple sur :
- le nombre de dispositifs de pointage, adapté au nombre maximal de participants prévisibles, qui a forcément une incidence sur la complexité du dispositif et donc sur son coût de fabrication.
- la portée adaptée à de petites salles, des locaux de taille moyenne ou des grandes salles, de congrès, amphithéâtres, hémicycles ou autres, qui implique des puissances d'émission différentes, éventuellement la mise en oeuvre de plusieurs diodes infrarouges en parallèle, ou en série, dans chaque dispositif de pointage. - les conditions d'éclairage ambiant: notamment tubes fluorescents, ou soleil, en cas d'une utilisation en plein jour, à l'extérieur ou sous verrière.
- l'utilisation dans des lieux où une foule dense, de la fumée, de la vapeur d'eau, des flashes lumineux peuvent perturber les liaisons infrarouges (bars, discothèques, salles de spectacles...) ne sortiraient pas non plus du cadre nouveau et inventif de la présente invention.

Claims

REVENDICATIONS
1) Dispositif de commande d'un système informatique (1), préférentiellement de type "micro-ordinateur personnel", muni d'une interface graphique (2) et d'au moins un port de communication (5), par un groupe d'utilisateurs au moyen de plusieurs dispositifs de pointage (3) sans liaison filaire avec ledit système, préférentiellement de type "souris sans fil", chacun desdits dispositifs de pointage (3) étant manipulé par chacun desdits utilisateurs et transmettant au moyen d'un canal de communication des séquences de données binaires représentatives des déplacements et des états desdits dispositifs de pointage (3) à un boîtier électronique (4) d'interface connecté audit port (5), caractérisé en ce ledit canal comporte une pluralité de sous-canaux de communication (C1,C2), transmettant avec une rapidité de modulation standard (R) lesdites séquences, constitués par une porteuse infrarouge commune et un ensemble de sous-porteuses (P1,P2) modulées en amplitude par les signaux binaires desdites séquences, de fréquences différentes pour chacun desdits dispositifs de pointage (3), sans harmonique commun, et réparties entre une fréquence inférieure (FI) et une fréquence supérieure (F2), avec des intervalles au moins égaux au double de la valeur de ladite rapidité de modulation (R) augmentée d'une bande de garde (B).
2) Dispositif de commande d'un système informatique (1) selon la revendication 1, caractérisé en que les fréquences desdites sous-porteuses (P1,P2) sont égales à des nombres premiers multipliés par un coefficient constant.
3) Dispositif de commande d'un système informatique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'une seule sous-porteuse (PI) est affectée à chacun desdits dispositifs de pointage(3).
4) Dispositif de commande d'un système informatique (1) selon lune quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que deux sous-porteuses modulées (P1,P2) en opposition de phase par lesdits signaux binaires sont affectées à chacun desdits dispositifs de pointage (3).
5) Dispositif de commande d'un système informatique (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que chacun desdits dispositifs de pointage (3) comporte: a) un bloc de traitement numérique (13) des signaux comprenant préférentiellement un microcontrôleur (10) élaborant lesdits signaux binaires b) un bloc d'émission (17) comprenant:
- un oscillateur (6), préférentiellement à résonateur céramique (7) interchangeable, accordé sur l'harmonique N de la fréquence de la sous-porteuse (PI) affectée audit dispositif de pointage (3)
- un diviseur de fréquence (8) par N produisant la sous-porteuse (PI) à partir de son harmonique
- un modulateur (9) de la sous-porteuse (PI) par lesdits signaux binaires produisant des signaux modulés
- un filtre passe-bande (14) de fréquence centrale égale à celle de ladite sous-porteuse (PI) et de bande passante égale audit intervalle diminué de ladite bande de garde, générant des signaux filtrés à partir desdits signaux modulés.
- un amplificateur (15) alimentant une ou plusieurs diodes (16) émettant un faisceau de lumière infrarouge à partir desdits signaux filtrés. c) un bloc d'alimentation (18) comprenant:
- une cellule solaire (19) - une batterie (20)
- un régulateur (21) de charge de la batterie (20) par la cellule solaire (19)
- un convertisseur DC/DC (22)
6) Dispositif de commande d'un système informatique (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que chacun desdits dispositifs de pointage (3) comporte: a) un bloc de traitement numérique (13) des signaux comprenant préférentiellement un microcontrôleur (10) muni:
- d'un premier programme élaborant lesdits signaux binaires
- d'un second programme constituant un oscillateur digital élaborant les échantillons desdites sous-porteuses modulées. b) un bloc d'émission (17) comprenant:
- un convertisseur numérique/analogique (36) de conversion desdits échantillons
- un filtre passe-bande (14) de fréquence centrale égale à celle de ladite sous-porteuse (P1,P2) et de bande passante égale audit intervalle diminué de ladite bande de garde, générant des signaux filtrés à partir desdits signaux modulés.
- un amplificateur (15) alimentant une ou plusieurs diodes (16) émettant un faisceau de lumière infrarouge à partir desdits signaux filtrés. c) un bloc d'alimentation (18) comprenant:
- une cellule solaire (19) - une batterie (20)
- un régulateur (21) de charge de la batterie (20) par la cellule solaire (19)
- un convertisseur DC/DC (22).
7) Dispositif de commande d'un système informatique (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce ledit boîtier électronique (4) comporte: a) un bloc de réception (23) des signaux de lumière infrarouge et de détection desdites sous-porteuses. b) un bloc de démultiplexage fréquentiel (29) des signaux détectés comprenant un nombre de filtres analogiques passe-bande (30) en nombre égal auxdits dispositifs de pointage (3). c) un bloc de traitement numérique (31) des signaux comprenant préférentiellement un microprocesseur (32) muni d'un programme de communication élaborant lesdits signaux binaires à partir des signaux démultiplexés et les transmettant audit port (5) au moyen d'un amplificateur de ligne (35).
8) Dispositif de commande d'un système informatique (1) selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce ledit boîtier électronique (4) comporte: a) un bloc de réception (23) des signaux de lumière infrarouge et de détection desdites sous-porteuses (P1,P2). b) un bloc de traitement numérique (31) des signaux comprenant:
- un convertisseur analogique/ numérique (37) des signaux détectés
- un microprocesseur (32) ou analogue muni d'un algorithme d'extraction de l'information spectrale desdits signaux détectés par "Transformation de Fourier Discrète", préférentiellement un filtre digital à deux pôles à réponse impulsionnelle infinie de type "Goertzel", et d'un programme de communication élaborant lesdits signaux binaires à partir de ladite information et les transmettant audit port (5) au moyen d'un amplificateur de ligne (35).
9) Dispositif de commande d'un système informatique (1) selon l'une quelconque des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que ledit amplificateur de ligne (35) est bidirectionnel et transmet audit microprocesseur (32) ou analogue des séquences de données binaires représentatives des déplacements d'un dispositif de pointage supplémentaire (51).
10) Dispositif de commande d'un système informatique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit boîtier (4) comporte une partie distincte (41) comprenant ledit bloc de réception (17), munie d'un cornet collecteur (43) desdits faisceaux, et reliée par un câble blindé (42) à la partie principale (38) connectée audit port (5).
11) Dispositif de commande d'un système informatique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit boîtier électronique (4) comporte une partie principale (38) en forme de console munie de commutateurs (40) permettant de sélectionner un ou plusieurs desdits dispositifs de pointage (3) et de rendre inopérant les autres. 12) Dispositif de commande d'un système informatique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits signaux binaires transmettent de plus périodiquement des séquences de données binaires de signalisation desdits dispositifs de pointage et en ce qu'une alarme est déclenchée quand l'une quelconque desdites séquences de données binaires de signalisation n'est plus reçue après un délai prédéterminé par ledit boîtier électronique (4). 13) Dispositif de commande d'un système informatique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits signaux binaires transmettent de plus des séquences de données binaires caractéristiques de l'intégrité de chacun desdits dispositifs de pointage (3), préférentiellement de la présence de la boule dans le type " souris sans fil ".
14) Dispositif de commande d'un système informatique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chacun desdits dispositifs de pointage (3) comporte de plus des boutons- poussoirs en nombre au moins égal à 2, préférentiellement 7, dont les séquences de données binaires représentatives de leurs états sont incluses dans lesdits signaux binaires.
15) Utilisation du dispositif de commande d'un système informatique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit système informatique (1) comporte:
- une unité centrale préférentiellement de type "ordinateur portable" (1)
- un périphérique d'affichage préférentiellement de type "tablette LCD" (47) adaptable à un rétroprojecteur (48), ou un vidéo-projecteur portable
- un ensemble de logiciels d'application de type " bureautique ", de communication, ou spécifiques d'une fonction ou d'un métier et en ce que ladite utilisation est préférentiellement l'initiation collective à la micro-informatique et la formation collective à l'usage desdits logiciels.
16) Utilisation du dispositif de commande d'un système informatique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 précédentes, caractérisée en ce que ledit système informatique (1) comporte: - une unité centrale préférentiellement de type "ordinateur portable" (1)
- un périphérique d'affichage préférentiellement de type "tablette LCD" (47) adaptable à un rétroprojecteur (48), ou un vidéo-projecteur portable
- un ensemble de logiciels d'application de type " présentation assistée par ordinateur " et en ce que ladite utilisation est préférentiellement la présentation commerciale permettant à un individu d'un groupe de clients de choisir un produit ou service au moyen desdits dispositifs de pointage (3), et de visualiser des informations sur ledit produit ou ledit service.
17) Utilisation du dispositif de commande d'un système informatique (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 précédentes, caractérisée en ce que ledit système informatique (1) comporte: - une unité centrale préférentiellement de type "ordinateur portable" (1)
- un périphérique d'affichage préférentiellement de type "tablette LCD" (47) adaptable à un rétroprojecteur (48), ou un vidéo-projecteur portable
- un ensemble de logiciels d'application de type " enseignement assisté par ordinateur " et en ce que ladite utilisation est préférentiellement la passation collective de questionnaires à choix multiples dont les réponses sont sélectionnées aux moyens desdits boutons-poussoirs desdits dispositifs de pointage (3).
18) Utilisation du dispositif de commande d'un système informatique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit système informatique (1), lesdits dispositifs de pointage (3), et ledit boîtier électronique (4) sont placés sur un chariot tenu à la disposition d'utilisateurs, formateurs, présentateurs ou enseignants, pour être emmenés et utilisés dans des locaux sans câblage électrique spécial.
19) Utilisation du dispositif de commande d'un système informatique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit système informatique (1) comporte de plus un logiciel de simulation d'un clavier permettant de simuler le frappe d'une touche en désignant l'image simulée de ladite touche au moyen de l'un desdits dispositifs de pointage. 20) Utilisation du dispositif de commande d'un système informatique (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit programme de communication inclut dans lesdits signaux binaires des séquences de données binaires d'identification desdits dispositifs de pointage (3) émetteurs, et ledit système informatique (1) comporte de plus un logiciel attribuant un curseur (54) de forme et/ou de couleur différentes à chacun desdits dispositifs de pointage (3), selon lesdites séquences de données binaires d'identification reçues.
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